Изменяемая геометрия впуска – что это такое и «зачем оно надо»

Многие автолюбители наверняка что-то слышали об изменяемой геометрии впуска: речь идет о коллекторе, по которому в цилиндры нагнетается топливно-воздушная смесь. Эта технология у разных производителей имеет свое обозначение: VIS, IMRC, DSI, может и что-то другое. Что это за система и какой от нее толк?

Технология и ее суть

Воздух и горючее, образующие смесь, поступают в цилиндры через впускной тракт. К нему относятся: фильтр, дроссель, клапаны и коллектор. Нас интересует последний. Проходящий по нему поток формирует некий контур, который постоянно колеблется. В итоге от его свойств зависит, насколько активно цилиндры наполняются смесью. Сделать коллектор таким, чтобы он при любых оборотах коленвала от самых маленьких до больших функционировал в соответствии с ситуацией (т. е. постоянно менял свою форму), крайне сложно. Поэтому конструкторы прибегают к компромиссу, делая что-то среднее.


Так что же делать? Очевидно: нужно использовать впускной тракт, у которого в зависимости от оборотов двигателя будет изменяться либо длина, либо площадь сечения. Оба варианта широко используются на практике и каждый из них имеет свои особенности.

Изменяемая длина

Суть метода заключается в создании двух путей движения воздуха: длинного и укороченного. Для этого делают коллектор с парой веток, в каждой из которых есть клапана, препятствующие движению потока. Когда агрегат работает с минимальной нагрузкой, воздух перемещается длинным путем. Исполнительный механизм перекрывает его (например, это может быть вакуумный регулятор) с помощью заслонки, как только обороты увеличиваются.


В итоге потоку приходится двигаться по короткой части коллектора. Примером подобного технологического решения может служить «опелевский» двигатель X18XE1 или модифицированный вариант – Z18XE.

Другой способ изменения длины впускного коллектора

Он нашел воплощение в моторе Opel Z18XEP. Здесь вместо заслонки используют вращающийся барабан с отверстиями. В зависимости от оборотов коленчатого вала, воздух направляется по короткому или длинному пути. Всей системой управляет электроника.


Было бы ошибочно думать, что подобные технологии используют только на Западе. В РФ, например, известен двигатель ВАЗ-11193 с шестнадцатью клапанами, имеющий объем в 1,6 л и развивающий 100 «лошадей». Мотор (2002-й год) предназначался для авто ВАЗ-2110 и «Калины». Примененная технология помогала достичь наивысшего крутящего момента 137 Н*м при раскрутке коленвала до 3000 оборотов в минуту.

Смысл изменяемой длины коллектора заключается в формировании резонансного наддува. Что это за «зверь» такой?


Когда впускные клапана закрываются, часть воздуха не успевает пройти в цилиндры и остается в коллекторе. Поток начинает колебаться с частотой, зависящей от длины тракта и числа оборотов коленвала. В итоге давление вырастает, его «замечает» датчик и электроника дает сигнал на открытие заслонки (поворот барабана): воздух нагнетается в цилиндры.

Twinport (изменение сечения коллектора)

Эта технология применяется практически на любых дизельных и бензиновых двигателях, в т. ч. с наддувом. Чем сечение меньше, тем сила потока больше: воздух с топливом перемешиваются быстрее.


Технология реализуется следующим образом: каждый цилиндр имеет пару собственных каналов, соединенных с впускным клапаном, из которых один прикрыт заслонкой. В движение она приводится вакуумным устройством (оно работает за счет создаваемого в коллекторе разрежения) или, что сегодня встречается чаще, электрическим приводом. Алгоритм работы системы:

✅ при небольших оборотах заслонка одного из трактов (короткого) закрыта
✅ поток идет по длинной спирали
✅ при возрастании мощности ДВС заслонка открывается и горючая смесь движется по обоим трактам

Описываемую технологию, связанную с изменением длины впуска автопроизводители отмечают своей аббревиатурой. Например, у Ford это Dual-Stage, BMW обозначают систему, как DVAI. Японцы (Mazda) предпочитают именовать технологию VRIS либо VICS.


Если во впуске применено изменение площади сечения, автопроизводители используют иные обозначения. У «Форд» – CMCV, IMRC, «Опель» – Twin Port, «Вольво» – VIS, «Тойота» – Variable Intake System.


Неважно, каким методом меняются габариты впускного тракта. Главное – результат. А он есть: увеличивается мощность двигателя, уменьшается расход горючего и содержание вредных веществ в выхлопе, т. к. сгорание топлива становится более полным. В идеале геометрия впускного коллектора должна изменяться постоянно, в зависимости от числа оборотов коленвала двигателя. И такие системы существуют! Но, к сожалению, они очень дороги и встретить их можно разве что на машинах премиум-класса.

Сравнение с турбированными моторами

Изменяемую геометрию на атмосферных двигателях многие считают альтернативой наддуву. Его цель – повышение мощности и сокращение расхода горючего. Здесь основная деталь – раскручивающаяся до 200 тыс. об/мин. крыльчатка. Сегодня можно встретить и усовершенствованные турбированные моторы с интеркулером – устройством, охлаждающим воздух перед его попаданием в цилиндры. Система улучшает характеристики двигателя, но имеет сложную конструкцию, ремонт которой обходится дорого. А при неправильной эксплуатации срок службы мотора уменьшается. По сравнению с такой системой сравнительно простое изменение геометрии впускного тракта позволяет получать очевидные преимущества:

✅ лучшая ремонтопригодность
✅ отсутствие отрицательного влияния на ресурс ДВС
✅ простота системы и ее обслуживания
✅ увеличение мощности мотора даже на малых оборотах

Минус технологии в том, что автопроизводители ее редко применяют. Поэтому запчасти найти иногда не так просто. Есть и иные отрицательные моменты.

Возможные проблемы с изменяемой геометрией

В первую очередь они могут возникнуть с заслонками. Детали вращаются и поэтому изнашиваются, начинают болтаться. Иногда это можно «вычислить» по стуку или треску, исходящего от впускного коллектора. При непринятии мер в один прекрасный день заслонка развалиться и ее остатки устремятся прямо в цилиндр. В лучшем случае (это редкость) придется снимать ГБЦ, худший (он встречается чаще) грозит капитальным ремонтом ДВС, что не может не наводить грусть.


Второй неприятный момент, связанный с заслонками – оседание на них отложений, нагара. И свою роль здесь играет рециркуляция, отправляющая во впускной тракт отработанные газы, в которых наверняка имеются сажевые частицы. Поэтому со временем систему впуска нужно разбирать и очищать заслонки механическим способом: использование химии вряд ли поможет. Есть и косвенные признаки, говорящие о неработающих заслонках. Это увеличение расхода горючего, падение мощности. Но данные симптомы могут свидетельствовать и о неполадках в других узлах автомобиля. Точно выяснить причину ненормального поведения авто поможет только диагностика.